Đề thi tuyển sinh hệ Đại học liên thông đợt 2 môn Máy điện năm 2010 - Đại học Đông Á (Có đáp án)

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐỀ THI TUYỂN SINH ĐẠI HỌC NĂM 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Môn thi: Máy điện Hệ đại học liên thông (đợt 2) Đề chính thức Thời gian làm bài:180 phút (không kể thời gian phát đề) Câu 1 (2,5 điểm) a) Nêu mục đích và trình bày thí nghiệm không tải, thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp. b) Trình bày các điều kiện làm việc song song của máy biến áp. Câu 2 (2,0 điểm) Một máy biến áp một pha Sđm = 9500VA; U1đm = 220V; U2đm = 127V. Thí nghiệm không tải: U10 = 220V ; I10 = 2,4 A; P10 = 28W; Thí nghiệm ngắn mạch: I1nm = I1đm ; U1n = 8,4V; P1n = 75W. a) Tính các thông số sơ đồ thay thế. b) Xác định hiệu suất và điện áp thứ cấp khi hệ số tải kt= 0,7 và cosφt = 0,85 Câu 3 (1,5 điểm) Động cơ không đồng bộ a) Các yêu cầu khi mở máy. b) Trình bày các phương pháp mở máy của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Ưu nhược điểm của từng phương pháp. Câu 4 (2,5 điểm) Một động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có: Pđm = 12 KW, tần số f = 50Hz, số đôi cực 2p = 4, tốc độ định mức nđm = 1430 vòng/phút, hệ số công suất định mức cosφ = 0,75; hiệu suất định mức   0,85; Y/Δ – 380/220V; tỉ số dòng điện mở máy Imở/Iđm = 4,7; mômen mở máy Mmở/Mđm = 1,5. Điện áp mạng điện U = 380V. a) Tính dòng điện định mức, dòng điện mở máy, hệ số trược, mômen định mức, mômen mở máy của động cơ. b) Để mở máy với tải có mômen cản ban đầu Mc = 0,52Mđm, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy có ImởBA = 50A. Xác định hệ số biến áp kBA và động cơ có mở máy được không? Câu 5 (1,5 điểm) Máy phát điện đồng bộ 3 pha cực ẩn có Pđm = 50MW; Uđm = 10,5KV; f = 50 Hz , cosφđm = 0,86, số đôi cực p = 2, hiệu suất η = 88,32%; điện trở dây quấn stato R1 = 0,0634  . a) Tính tốc độ quay rôto và dòng điện định mức. b) Tính công suất biểu kiến Sđm của máy, công suất phản kháng Qdm của máy, công suất động cơ sơ cấp, tổng tổn hao trong máy. --------------Hết------------- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh..Số báo danh TRƯỞNG BAN ĐỀ THI TRƯỞNG MÔN THI BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU CHẤM BÀI THI TUYỂN SINH LIÊN THÔNG TỪ CAO ĐẲNG LÊN ĐẠI HỌC Số phách:.. Môn: Máy Điện.Ngành: Điện Ngày thi: 28,29/08/2010 Câu Nội dung đáp án Thang Điểm điểm chấm 1 1. Thí nghiệm không tải MBA (1 điểm) 1.1 Thí nghiệm không tải là để xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ trong lõi thép pFe, và các thông số của mba ở chế độ không tải. 0,25đ 1.2 Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải. ’ ’ r1 x1 r 2 x 2    I 0 I 1  I 0 rm A W U 1  E V V 1 xm 0,25đ Sơ đồ thay thế mba khi không tải và Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải Đặt điện áp U1 = U1đm vào dây quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau: P0 là công suất tổn hao không tải; I0 là dòng điện không tải; còn U1đm và U20 là điện áp sơ cấp và thứ cấp. Từ đó ta tính được: 1.3 U a) Hệ số biến áp k: k = 1âm U 20 I0 b) Dòng điện không tải phần trăm : I0 %  100 1% 10% 0,25đ I1dm 2 c) Tổn hao trong lõi thép : PFe = P0 - r1I0  P0 1.4 d) Tổng trở không tải P0 + Điện trở không tải: r0 = r1 + rm = 2 I0 0,25đ Do rm >> r1 nên gần đúng lấy bằng: rm = r0 - r1 U1dm + Tổng trở không tải : Z0  I0 2 2 + Điện kháng không tải. x 0  x1  x m  z 0  r0 Điện kháng từ hóa xm >> x1 nên lấy gần đúng bằng: xm = x0 P0 e) Hệ số công suất không tải.: cos0  U1dm I 0 2. Thí nghiệm ngắn mạch. (1,0đ) 1.5 Thí nghiệm ngắn mạch là để xác định điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, tổn hao đồng định mức Pđ đm, hệ số công suất cosn, điện trở ngắn mạch 0,25đ rn và điện kháng ngắn mạch xn của mạch điện thay thế mba. 1.6 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch: Tiến hành thí nghiệm như sau: Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch, dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp. Ta điều chỉnh điện áp vào dây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức. Điện áp Un gọi là điện áp ngắn mạch. Lúc đó các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau: Un là điện áp ngắn mạch; Pn là tổn hao ngắn mạch; I1đm và I2đm là dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức. 0,25đ I1đm Pn rn xn Bộ A W điều I  I  I U1 Un V A 2đm U 1 1 n chỉnh điện áp M ạch điện thay thế m.b.a khi ngắn mạch và Sơ đồ th nghiệm ngắn mạch 1.7 a) Tổn hao ngắn mạch Lúc thí nghiệm ngắn mạch, điện áp ngắn mạch Un nhỏ nên từ thông  nhỏ, có thể bỏ qua tổn hao sắt từ. Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn chính là tổn hao trên điện trở hai dây quấn khi mba làm việc ở chế độ định mức. Ta có: 2 2 2 Pn = r1I 1đm + r2I 2đm = rnIn b) Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch. U n + Tổng trở ngắn mạch: Zn = I1âm 0,25đ P + Điện trở ngắn mạch: r = r + r’ = n n 1 2 2 I1âm 2 2 + Điện kháng ngắn mạch: xn = Zn  rn Trong m.b.a thường r1 = r’2 và x1 = x’2. Vậy điện trở và điện kháng tản của dây quấn sơ cấp: rn x n r1 = r’2 = ; x1 = x’2 = 2 2 1.8 Pn c) Hệ số công suất ngắn mạch : cosn  Uâm I1âm d) Điện áp ngắn mạch Điện áp ngắn mạch phần trăm: Zn I1âm U n Un% = 100%  100% U1âm U1âm 0,25đ + Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm: rn I1âm Unr% = 100% U1âm + Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm: x n I1âm Unx% = 100% U1âm b. Các điều kiện làm việc song song của máy biến áp: 1.9 - Cùng tổ nối dây. - Điện áp định mức sơ cấp và thứ ấp bằng nhau hoặc hệ số MBA k bằng nhau: U1I = U1II = . . .= U1n và U2I = U2II = . . . = U1n hoặc kI = kII = . . . = kn. - Điện áp ngắn mạch bằng nhau : UnI = UnII = . . . = Unn. 0,5đ Trong thực tế chỉ có điều kiện 1 phải tuân thủ một cách tuyệt đối. Các điều kiện 2, 3 được thực hiện với một mức độ sai khác nhất định được qui định trong 1 giới hạn cho phép. Câu 2 (2,0đ) Điện trở nhánh từ hóa 2.1 P10 28 R th  2  2  4,86 I10 2,4 Tổng trở nhánh từ hóa 0,25đ U10 220 Zth    91,67 I10 2,4 2.2 Điện kháng nhánh từ hóa 2 2 X th  Zth  R th  91,54 Điện trở ngắn mạch 0,25đ ' P1n 75 R n  R1  R 2  2  2  0,04 I1n 43,18 2.3 Tổng trở ngắn mạch U1n 8,4 0,25đ Zn    0,195 I1n 43,18 Điện kháng ngắn mạch 2 2 X n  Zn  R n  0,1904 ' ' Coi R 1  R 2 ;X1  X2 ' R 0,04 R  R  n   0,02 1 2 2 2 ' X 0,1904 X  X  n   0,0952 1 2 2 2 2.4 Hệ số biến áp k U 220 k  1dm   1,73 0,25đ U 2dm 127 2.5 Thông số dây quấn thứ cấp chưa quy đổi ' R 2 0,02 R 2  2  2  0,0067 k 1,73 0,25đ X ' 0,0952 X  2   0,032 2 k 2 1,732 2.6 Hiệu suất máy biến áp khi định mức S .cos 9500.0,85   dm t   0,987 Sdm .cost  P0  Pn 9500.0,85  28  75 Khi hệ số tải kt = 0,7 0,25đ k t .Sdm .cost 0,7.9500.0,85   2  2  0,989 k t .Sdm .cost  P0  k t Pn 0,7.9500.0,85  28  0,7 .75 2.7 Điện áp ngắn mạch phần trăm U n 8,4 U n %  .100  .100  3,82% U1dm 220 Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm U %  k t (UnR %.cost  UnX %.sin t ) Trong đó U nR %  U n %.cosn  3,82.0,207  0,79% 0,25đ U nX %  U n %.sin n  3,82.0,978  3,736% P1n 75 cosn    0,207 Với U1n .I1n 8,4.43,18 2 sin n  1 cos n  0,978 Thay số: k t  0,7;cost  0,85 U %  k t (UnR %.cost  UnX %.sin t )  1,848% 2.8 1,848 U  1,848%.U  .127  2,35V 2 2dm 100 0,25đ U 2  U 2dm  U 2  127  2,35  124,65V Câu 3(1,5đ) 3.1 Các yêu cầu khi mở máy: - Mmm phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải. 0,5đ - I càng nhỏ càng tốt. mm - Phương pháp mở máy và các thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền và chắc chắn. - Tổn hao công suất trong quá trình mở máy ít. 3.2 Các phương pháp mở máy 1. Mở máy trực tiếp động cơ rotor lồng sóc: Dòng điện mở máy lớn, chỉ dùng cho các máy có công suất nhỏ. Nếu máy có 0,25đ công suất lớn thì dùng trong lưới điện có công suất lớn. Phương pháp này mở máy nhanh, đơn giản. 3.3 2. Phương pháp hạ điện áp mở máy: Chỉ dùng với các thiết bị yêu cầu moment mở máy nhỏ. a. Dùng cuộn kháng bão hòa trong mạch stator Theo phương pháp này nhờ có điện áp rơi trên cuộn kháng nên điện áp trực 0,25đ 2 tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần. Imm giảm k lần thì Mmm giảm k lần. Phương pháp chỉ được dùng trong các trường hợp mà vấn đề trị số Mmm không có ý nghĩa quan trọng. 3.4 b. Dùng biến áp tự ngẫu hạ U mở máy Theo phương pháp này điện áp trực tiếp đặt vào động cơ giảm đi k lần. Imm 2 2 giảm k lần và Mmm giảm k lần. 0,25đ Khi mở máy bằng biến áp tự ngẫu dòng điện trong lưới giảm đi k2 lần so với Imm khi nối trực tiếp. 3.5 c. Phương pháp: Y – Δ Chỉ sử dụng với động cơ có 2 cấp điện áp 220/380 và làm việc thường trực ở cấp 220V. Dòng điện mở máy trong lưới khi nối Y nhỏ hơn nhiều khi nối Δ 3 lần. Mmm 0,25đ cũng giảm đi 3 lần. Coi phương pháp này là trường hợp đặc biệt mở máy bằng biến áp tự ngẫu có k BA  3 . Câu 4(2,5đ) Dòng điện định mức 4.1 P 12.103 I  dm   28,6A 0,25đ 3Udm cos. 3.380.0,75.0,85 4.2 Tốc độ từ trường quay 60f 60.50 n   1500 vòng/phút 0,25đ 1 p 2 4.3 Hệ số trược 0,25đ n  n 1500 1430 s  1   0,0466 n1 1500 4.4 Mômen định mức Pdm Pdm Pdm 12 0,25đ Mdm    9550  9550  80,14Nm dm 2.n dm / 60 n dm 1430 4.5 Mômen mở máy 0,25đ Mmở = 1,5Mđm = 120,21Nm 4.6 Dòng điện mở máy 0,25đ Imở = 4,7Iđm = 134,42A 4.7 Mômen cản 0,25đ MC = 0,52Mđm = 41,67Nm 4.8 Dùng máy biến áp tự ngẫu để mở máy, ta có dòng điện mở máy giảm k bình phương lần. Im,tt 2  k BA Im,BA 0,25đ Hệ số biến áp Im,tt 134,42 k BA    1,64 Im,BA 50 4.9 Mômen mở máy khi dùng máy biến áp tự ngẫu M m,tt 120,21 0,25đ Mm,BA  2  2  44,69Nm k BA 1,64 4.10 Vì M  M nên động cơ có thể mở máy được khi dùng máy biến áp tự ngẫu m,BA C 0,25đ để mở máy. Câu 5(1,5đ) 5.1 Tốc độ quay 60 f 60.50 n  n    1500 vòng/phút 0,25đ 1 p 2 5.2 Dòng điện định mức Pdm 50000 0,25đ I dm    3196,85 A 3U dm .cos 3.10,5.0,86 5.3 Công suất biểu kiến của máy phát ra Pdm 50000 0,25đ S dm    58139,53 KVA cos dm 0,86 5.4 Công suất phản kháng máy phát ra 0,25đ Qdm  S dm .sin  dm  58139,53.0,51  29651,16 KVAr 5.5 Công suất động cơ sơ cấp P 50000 0,25đ P  dm   56179,78 KW 1  0,89 5.6 Tổng tổn hao trong máy 0,25đ P  P1  Pdm  56179,78  50000  6179,78 KW